Kotvení střešních konstrukcí, zejména plochých střech, do betonu je klíčové pro zajištění jejich stability a dlouhé životnosti. Vlivem sání větru dochází k dynamickému zatížení, které může narušit soudržnost střešní skladby a vést k jejím poruchám nebo haváriím. Proto je nezbytné věnovat velkou pozornost správnému návrhu a realizaci kotvení.
Způsoby zajištění polohy střešních hydroizolačních pásů
Střešní hydroizolační pásy a k tomu příslušející vrstvy musí být zajištěny proti nadzdvižení silami vyvolanými větrem. Velikosti zatěžujících sil se stanovují podle ČSN EN 1991-1-4:2010-12 „Zatížení konstrukcí - Část 1-4: Obecná zatížení - Zatížení větrem“.
Zajištění polohy zatížením
Při zajišťování volně kladených hydroizolačních systémů se štěrkem se běžně používá štěrkový zásyp a zelené střechy. Materiál použitý na zatížení současně chrání povrch střechy před UV zářením. Na druhou stranu je statika budovy v důsledku přitížení vystavena dodatečnému namáhání. Dalším rizikem je, že se mezi naneseným materiálem může zachytit nečistota a v průběhu let už dešťová voda nebude odtékat. V případě netěsnosti je její lokalizace velmi obtížná a obvykle je možná pouze kompletní renovace.
Zajištění polohy pomocí PU lepidla
Při zajištění polohy pomocí PU (polyuretan) lepidla je největší nevýhodou upevnění hydroizolačního pásu. Lepený systém nemá počáteční přilnavost a musí být nejprve zajištěn. Během zpracování existuje mnoho okrajových podmínek, které je nutné dodržovat, ale v praxi je lze na stavbě splnit jen zřídka. To zahrnuje teplotu zpracování, správné množství lepidla, obsah vlhkosti stavebních materiálů a stav povrchu nosné konstrukce. Omezená doba skladování lepidla a složitá, profesionální likvidace prázdných obalů od lepidla také představují značné náklady.
Zajištění polohy pomocí bitumenového lepidla
Při zajištění hydroizolačního pásu pomocí lepených asfaltových pásů existuje vždy riziko požáru. Zvláštní pozornost je třeba věnovat protipožární ochraně a použití hořáku k lepení asfaltového pásu není možné na všech stavbách (např. na čerpacích stanicích).
Čtěte také: Dřevěné sloupky v betonu: Jak na to
Zajištění polohy pomocí mechanického upevnění
Zajištění polohy mechanickým upevněním má ve srovnání s dříve zmíněnými systémy mnoho výhod. Neexistují žádná omezení ohledně zpracování, pokud jde o teplotu, počasí, vlastnosti povrchu nebo použití budovy. Celá střešní skladba se upevňuje v jediné operaci pomocí mechanického upevnění, což z hlediska doby montáže činí pro zhotovitele nejúspornější řešení.
Proces osazování mechanických upevňovacích prvků lze provádět buď pomocí montážního zařízení, nebo ručně a nabízí definovaný a sledovatelný typ upevnění. V případě poškození je důkaz velmi jednoduchý: Pokud zhotovitel správně namontoval požadovaný počet upevňovacích prvků dle předběžného návrhu, nenese žádnou vinu.
Upevnění v okraji
Mechanické upevnění střešních hydroizolačních pásů se provádí klasicky v podobě lineárního upevnění. Při tomto druhu upevnění jsou většinou osazovány jednotlivé kotevní prvky v okraji případně v oblasti přesahu pásu. Kombinace upevňovacích prvků se vždy skládá z talířové podložky a upevňovacího prvku, který se liší v závislosti na materiálu podkladu. Poloha talířové podložky je vždy alespoň jeden centimetr od okraje střešního pásu a je určena výrobcem střešní hydroizolace. Pro zajištění vodotěsné konstrukce jsou hydroizolační pásy svařeny.
Upevnění pomocí upevňovacích profilů
Další možností mechanického upevnění střešních hydroizolací může být upevnění pomocí upevňovacích profilů. Upevňovací profil se položí na již svařený hydroizolační pás, upevní se a pro zajištění těsnosti je překryt dodatečným pruhem hydroizolace.
Přednosti mechanického upevnění
Mechanické upevnění střešních hydroizolačních pásů vám přináší řadu výhod. Volná pokládka umožňuje určitou míru flexibility a pohybu hydroizolace. Navíc zůstává zachováno povrchové oddělení mezi hydroizolací a podkladem. Pohyby a napětí z podkladu se nepřenášejí. Veškerý výsledný tlak vodní páry se také rovnoměrně rozloží po povrchu a případné puchýře způsobené vlhkostí pod hydroizolací nemohou vznikat.
Čtěte také: Materiály pro kotvení do betonu
Vzhledem k absenci přitížení je mechanické upevnění ideální i pro střechy s lehkými podklady, jako jsou dřevěné konstrukce nebo ocelové trapézové plechy. Upevnění je obzvláště rychlé a úsporné z hlediska zdrojů, protože všechny vrstvy ploché střechy i upevnění okrajů lze provést v jednom kroku. Volné položení vrstev nabízí také výhody při pozdější demontáži hydroizolace. Volně položené vrstvy mohou být bez problémů rozebrány a vzájemně odděleny pro snadnou likvidaci nebo recyklaci.
Kotvené hydroizolační systémy
Kotvené hydroizolační systémy tvoří jednak vlastní hydroizolační pás, jehož konstrukce a vlastnosti musí zaručovat vhodnost pro aplikaci metodou kotvení. Druhou, stejně významnou součástí systému jsou kotevní prvky. Ty musí odolávat od prvního dne zabudování do střešního pláště mnohým rizikovým faktorům, které kladou vysoké nároky na jednotlivé kotvy. Jedná se zejména o působení sání větru a korozní zatížení.
Zatížení ploché střechy větrem
Záporný tlak, tedy sání, vyvolané větrem, způsobuje často poruchy i havárie střešních plášťů. Při působení větru vzniká permanentní dynamická zátěž, která rozkmitává střešní skladbu a ve svých silnějších projevech dokáže soudržnost jednotlivých vrstev narušit, utrhnout a destruovat. Při návrhu mechanicky upevněného střešního pláště je tedy třeba vždy tyto okolnosti respektovat a konkrétní projekt ploché střechy vypracovat dle aktuální normy ČSN EN 1991-1-4.
Podle normy vypracovaný kotevní plán uvažuje rozměry střechy, její výšku, umístění budovy v terénu a danou větrnou oblast. Další podstatnou informací pro vypracování kotevního plánu je druh podkladu, do kterého bude kotveno. Také se zohledňuje druh a rozměry (šířka) konkrétní povlakové hydroizolace, ať plastové hydroizolační fólie, nebo asfaltového pásu. Výsledkem je podrobný plán kotvení s přesně vymezenými, větrem odlišně namáhanými segmenty střechy a přesné počty a umístění kotevních prvků v různých částech střechy.
Požadavky na kotevní prvky
V ČSN P 730606 Hydroizolace staveb - Povlakové izolace - Základní ustanovení najdeme zásadní požadavek, aby trvanlivost kotevních systémů povlakových krytin odpovídala předpokládané době funkce krytin. Jednotlivé kotevní prvky musí být konstruovány s ohledem na velké dynamické zatížení, kterému budou po celou dobu životnosti vystaveny. Jejich konstrukční řešení musí garantovat pevné držení v podkladu, z kterého se nesmí postupně uvolňovat. Musí být také dostatečně pevné a pružné, totéž platí i pro přítlačnou podložku. Přítlačné podložky zajišťují potřebné rozložení přítlačné síly na upevněnou hydroizolaci.
Čtěte také: Postup kotvení plotu do zdi
Norma ČSN 73 1901 Navrhování střech - Základní ustanovení uvádí, že kotevní prvky použité k připevnění konstrukcí a vrstev střech musí odolávat předpokládanému koroznímu namáhání ve skladbě střechy. Kotvy musí být proti těmto vlivům dostatečně ochráněny kvalitní antikorozní úpravou. Pro vysokou pravděpodobnost výskytu korozních vlivů v ploché střeše jsou v mnohých evropských normách a prováděcích předpisech určeny jednoznačné požadavky na odolnost kotevních prvků vůči korozi, minimálním požadavkem je absolvování alespoň 12 Kesternichových cyklů bez známek koroze. Kvalitní kotevní prvky absolvují minimálně 15 Kesternichových cyklů bez známek koroze.
V případě, že se jedná o plochou střechu na budově s chemickým, potravinářským či papírenským provozem a vždy, když relativní vlhkost interiéru je větší než 70 % (bazény), se jednoznačně doporučuje použít kotevní prvky vyrobené ze speciální nerezové oceli. Problém koroze kotevních prvků se netýká pouze jejich kovových součástí, ale korozí a předčasným stárnutím jsou degradovány i plastové části - teleskopické podložky používané při kotvení vrstev s různě tlustou tepelnou izolací. Pokud je použit nekvalitní plast, může vlivem zkřehnutí za nízkých teplot dojít ke ztrátě jeho odolnosti a při dynamickém rázu větru pak kotevní prvek praská.
Systémová nabídka kotvení a prevence chybné montáže
Kvalitní kotevní prvky je potřebné také správně aplikovat. Proto je ke kotevním prvkům dodáváno bohaté příslušenství pro zjednodušení a zefektivnění jejich montáže. Jedná se zejména o montážní přístroje a poloautomaty, které usazují kotevní prvky v jedné rovině a nedovolí tak jejich nedotažení nebo přetažení, které by deformovalo upevňovanou hydroizolaci s rizikem špatného svaření přesahů.
Tahové zkoušky kotevních prvků
K určení vhodnosti podkladu pro uvažované použití mechanicky upevněné střešní skladby je nutné provést tahové zkoušky kotevních prvků. Platí to zejména u oprav střech, ale i u střech nově budovaných s podkladem z různých druhů betonu. V dnešní době je na trhu mnoho kotvicích prvků a to kvalitních i naprosto nevhodných. Je doporučeno si na každé střeše nechat provést odborné tahové zkoušky (většina dodavatelů toto provádí zdarma) a na základě jejich hodnot nechat vypracovat kotvicí plán. Obecně lze říci, že takto připravená střecha zaručuje kvalitu kotvení a havárie z hlediska kotvení je prakticky vyloučena.
Možnosti použití kotevních prvků
V současnosti lze použít kotevní prvky prakticky do všech druhů kompaktních podkladů, se kterými se můžeme na plochých střechách setkat (s výhradou nutnosti výše popsaných tahových zkoušek u rizikových podkladů). Kotevní prvky jsou vyráběny pro použití do trapézových plechů, dřeva, betonů klasických a lehčených, tenkostěnných betonových prefabrikátů.
K upevnění potřebné střešní skladby používáme korozně odolné závitotvorné nebo samovrtné šrouby ve spojení s hmoždinkami (tvoří teleskop a přerušují tepelný most) anebo s přítlačnými podložkami. Délka kotvicího prvku je dána tloušťkou střešní skladby plus cca 20 mm. Toto nám zaručuje držení činného závitu v plechu. I z tohoto důvodu se v dnešní době převážně používají kotvicí prvky ve spojení plástová hmoždinka a šroub.
Kotvení do betonu
Beton jako podkladový prvek patří vzhledem k jeho různorodosti k velice náročným podkladům na dodržování všech pravidel kotvení a technologické kázně. Zde je doporučeno si provést důkladnou kontrolu střešního pláště a tahové zkoušky. Hlavně u oprav starých střech se může stát, že při vlastní realizaci se objeví místa, kde navrhovaný kotvicí prvek neplní svůj účel a tak je doporučeno ihned kontaktovat dodavatele kotvicích prvků a tuto záležitost společně řešit.
I zde se používá dle potřeby přítlačná antikorozní podložka nebo plástová hmoždinka ve spojení s kotvicím prvkem, který je vybrán dle kvality betonu. Do prefabrikátovaných panelů nebo betonu velice dobré kvality používáme jako kotvicí prvek převážně nerezové hřeby nebo speciální šrouby určené jako kotvicí prvek do betonu. Zde se většinou musí předvrtat otvor a jeho průměr je určen dodavatelem kotvicího prvku. Při kotvení do tenkostěnných prefabrikátovaných panelů je doporučeno používat nářadí s pneumatickým tlumením rázů aby nedocházelo k odpadávání betonu při podhledových střechách.
Do betonu horší kvality a lehčených betonů se používají převážně jako základní kotvicí prvky speciální šrouby k tomuto podkladu určené, nebo plastové podložky s trnem nebo propojení podložka, šroub, hmoždinka. I zde je nutné počítat s tím, že beton i pórobeton obsahuje trvale vysoké procento vlhkosti, a proto je potřeba používat opět kotvicí prvky s korozní odolností.
Rozhodujícími parametry betonového podkladu jsou jeho pevnost minimálně C20/25 a tloušťka desky alespoň 150 mm. V případě novostaveb se většinou používají průvlakové kotvy, při rekonstrukcích častěji ty chemické. Problémem dutinových panelů je jejich vnitřní struktura. Tloušťka krycí desky nad dutinou proto musí být alespoň 35 mm, kvalita betonu minimálně C30/35. Zároveň je důležité, aby všechny rozpěrné kotvy neseděly v nejslabší části panelu.
Pokud si nejsme jistí typem dutinového panelu, je lepší provést sondu, popř. U kotvení pomocí chemie je nutné provést tahovou zkoušku. Dále potom věnovat pozornost pokynům daného výrobce (tj. kvalita beton min. C20/25, tloušťka desky min. 150 mm).
Kotvení do dřevěných konstrukcí
Převážně se kotví hydroizolace k záklopu provedenému z prken, překližky nebo různých desek (např. OSB). Střechy z dřevěných záklopů vyžadují stejnou péči přípravy jako střechy betonové. V každém případě je nutno brát v úvahu prostředí, kde je střešní skladba instalována a stav kvality dřeva. Zde je doporučeno provádět tahové zkoušky a používat šrouby výhradně určené pro tuto technologii střechy (korozní odolnost a provedení závitu šroubu). V případě, že se kotví pouze hydroizolační pás, používají se korozně upravené podložky a šrouby. U dřevěných konstrukcí je nutné kotvit do nosného prvku - nosníku s minimálním rozměrem 120 × 60 mm. U záklopu je pak rozhodující tloušťka zvoleného materiálu - u prken 24 mm, u OSB-desek 22 mm a u voděodolných aqua desek 21 mm.
Kotvení do ocelových konstrukcí
Kotvení do ocelových konstrukcí je nutné provést tak, aby nedocházelo k přímému kontaktu sloupku s podkladem a tím ke vzniku koroze. K oddělení se používají pryžové podložky.
Spádové vrstvy plochých střech
I plochá střecha musí mít spád, a to takový, který zaručí co nejrychlejší odvedení dešťové vody ze střechy. Ideální je vytvoření spádu už v rámci nosné konstrukce, což však není vždy možné. V těchto případech nacházejí své uplatnění moderní cementové pěny, které umožňují realizovat sklon až 8 %.
Materiály a technologie pro tvorbu spádových vrstev
Spádové vrstvy se u plochých střech ještě v nedávné minulosti vytvářely z betonové mazaniny, nebo také z násypu škváry či štěrku. Dnes se spádování plochých střech mokrým procesem (betonovou mazaninou, lehčeným betonem, perlitbetonem nebo polystyrenbetonem) provádí jen zřídka.
Díky vývoji stavební a výrobní techniky a technologie už není nutné šplhat do výšky po žebřících s pytli cementu a vědry plniva na střechu. V současnosti je možné nechat jeřábem dopravit na střechu směs lehčeného betonu, kterou doveze přímo jeho výrobce, případně nechat na míru „nařezat“ prvky polystyrenových spádových klínů, nebo třeba pohodlně dopravit pomocí mobilní čerpací techniky cementové lité pěny, určené pro uložení do spádu.
Spádové desky z EPS
Spádové desky pro střechy z EPS se převážně vyrábějí v rozměru 1 x 1 m se spádem na jednu stranu. Hlavní výhodou spádování střech pomocí EPS je montáž izolací střešního pláště suchým procesem, který je z hlediska výstavby méně náročný. Spádování střech pomocí EPS zpravidla zároveň významným způsobem řeší otázku zateplení střechy.
Při výrobě spádových desek EPS je potřeba také přihlédnout k jejich následné dopravě a montáži na stavbě. Z tohoto důvodu se spádové desky vyrábějí od minimální tloušťky 10 mm. Protože se při montáži střešního pláště po tepelné izolaci chodí a přemísťují se po ní stavební materiály, je vhodné používat spádové desky EPS od tloušťky 20 mm, nebo ještě lépe od tloušťky 40 mm (jsou odolnější).
Cementové pěny PORIMENT
Mírný problém je při řešení detailů, průchodů a styků, kdy je nutné spáry a nedolehy vyplňovat. Řešením mohou být právě cementové lité pěny, které mohou obsahovat i polystyrenové perly ze samozhášivého polystyrenu. Tyto pěny mají relativně vysoké pevnosti a nízkou objemovou hmotnost. Jsou schopné řešit rozličné podkladní materiály a spády do 4 % či 8 %.
Společnost Českomoravský beton, a. s. produkuje cementové lité pěny a pěny do spádu pod obchodní značkou PORIMENT. Jejich objemová hmotnost je od 500-700 kg/m3 a pevnost v tlaku 0,5-2 MPa. Příprava podkladu pro tyto pěny je snadná, podklad by měl být čistý, může být mírně nasákavý a může jej tvořit i plech nebo dřevo. Použitelné vrstvy jsou dle zvoleného typu od 2 cm do cca 25 cm v jednom aplikačním kroku. U okrajů střechy je samozřejmě nutné použít bednění pro zabránění úniku pěny.
Výroba pěny se provádí přímo na stavbě, pomocí mobilního míchacího a čerpacího zařízení. Ukládka pěny probíhá pomocí systému gumových hadic o průměru 50 mm, je tedy pohodlná a fyzicky není náročná. Povrch se pak po nalití do požadované výšky částečně sám slévá a částečně je potřeba použít k jeho urovnání např. stahovací lať. Pěna je pak do dvou dnů pochozí a do týdne zatížitelná. Na otevřeném prostranství je samozřejmě problém se srážkami, čerstvý materiál by neměl propršet intenzivní srážkou, případně by měl být chráněný před sluncem při extrémních teplotách.
Cementové pěny PORIMENT jsou lehký silikátový materiál vhodný pro novostavby i pro rekonstrukce, který se vyrábí pomocí moderní, počítačem řízené technologie. Cementové pěny sice nemají tak nízký součinitel tepelné vodivosti jako polystyren, ale jsou oproti němu cenově dostupnější. Pevnost spádové vrstvy je dána v projektu, proto EPS klíny, které mají pevnost nízkou, nemusí navržené parametry vůbec splňovat. Vysokou pevnost nabízejí lehčené betony, které ale zároveň střešní konstrukci silně zatěžují. Na 1 m3 je to asi 900 kg, což je několikanásobně vyšší zatížení než u pěnového polystyrenu (objemová hmotnost cca 20 kg/m3).
Praktické aspekty kotvení do betonu
Při vlastní realizaci je velice důležité znát tloušťku trapézového plechu a upevňované izolace a zásadně kotvit do horní vlny plechu.
Kotvení systému Sarnabar
Před instalací liniového kotvicího systému Sarnabar připevněte tepelnou izolační desku za pomocí upevňovacích prvků Sarnafast a roznášecích talířků. Kotvicí systém Sarnabar je určen i pro kotvení střešní fólie Sarnafil® TS. Rozviňte střešní fólii Sarnafil® TS, vytvořte překrytí o šířce 80 mm, okamžitě přivařte a upevněte ke spodní vrstvě pomocí upevňovacích profilů Sarnabar. Použijte kotvicí prvky v souladu s projektovou dokumentací.
Systém Sarnabar musí být instalován kolmo na směr žebrování nosné vrstvy. Překryjte konce profilů krycím páskem střešní fólie Sarnafil® a přivařte. Profily Sarnabar musí být kotveny ke střešnímu plášti pomocí vhodných upevňovacích prvků. Použijte nejméně 4 kotvicí prvky Sarnabar typu 10/6 na běžný metr. Ze strany ukončení střechy navíc přivařte svařovací šňůru Sarnafil® T s průměrem 4 mm. Profily Sarnabar mohou být také kotveny v přechodu na atiku, použijte vhodné kotvicí prvky. Zajišťují 100% přikotvení po obvodu atik, které zaručí minimální možnost smrštění hydroizolační fólie a díky tomu zaručuje delší životnost střešního pláště.
Příčiny poruch a havárií kotvených střech
Pokud dochází k poruchám a haváriím kotvených střech vlivem větru, je to většinou zapříčiněno podceněním důležitých faktorů a neznalostí problematiky. Podceníme-li již výše jmenované zásady, může v důsledku nesprávné aplikace nebo nevhodných kotevních prvků docházet k haváriím. Nekvalitní kotevní prvky se mohou uvolňovat z podkladu, perforovat upevněnou hydroizolaci. Prvky vyrobené z nekvalitních materiálů, případně prvky s chybnou konstrukcí, se mohou vlivem velkých dynamických sil deformovat, později selhat.
Nedostatečně antikorozně ošetřené prvky podléhají brzy korozi. Jedná se o střechy, na kterých bylo zcela podceněno kotvení v různých ohledech, ale častější jsou případy havárií plochých střech, kde kotvení vrstev v hlavní ploše střechy bylo provedeno správně. Ale z neznalosti nebo z pochybného úmyslu šetřit na nepravém místě jsou na takových střechách důležité detaily ukotveny již nedostatečně a neodpovídajícími kotvami. Přitom každý chybně ukotvený detail může být a také je často primární příčinou selhání celého střešního pláště. Permanentní dynamická zátěž střechy, vyvolaná sáním větru, se začasté projeví právě u nesprávně upevněného detailu, dojde k podfouknutí a deformaci střešní skladby v daném místě a následně k lavinovitému selhání celého střešního pláště ploché střechy.
Při návrhu kotevních prvků nelze vycházet z empirických hodnot odolnosti kotevních prvků ani se řídit doporučeními, které nejsou zahrnuty v žádných normách, vyhláškách ani nařízeních. Vlivem použití empirického návrhu kotev či Fdov = 0,4 kN může dojít k nedostatečnému kotvení střešního pláště nebo naopak ke zbytečnému zvýšení nákladů ať již na pořízení samotných kotevních prvků či provádění pásků hydroizolace k zakrytí vložených řad kotev. Tím se samozřejmě zvyšuje pracnost celkového provedení a rostou rizika možného zatečení vlivem vysokého množství svárů. Návrh mechanického kotvení je nutné provádět vždy v souladu s ČSN EN 1991-1-4 a ETAG 006.
Tabulka: Srovnání odporu kotevního systému dle typu a tloušťky hydroizolace
| Typ hydroizolace | Tloušťka (mm) | Minimální odpor (kN) | Maximální odpor (kN) | Průměrný odpor (kN) |
|---|---|---|---|---|
| Bitumenový pás (klasický těžký) | Neuvedeno | X | Y | Z |
| SBS modifikovaný pás | Neuvedeno | X' | Y' | Z' |
| PVC-P fólie | 1.2 | 0.250 | 0.450 | 0.350 |
| PVC-P fólie | 1.5 | 0.300 | 0.500 | 0.400 |
Poznámka: Hodnoty X, Y, Z, X', Y', Z' jsou pouze ilustrativní, jelikož přesná data pro bitumenové a SBS modifikované pásy nebyla v textu specifikována s konkrétními číselnými údaji. Pro PVC-P fólie jsou uvedeny příklady hodnot, které mohou odrážet možné rozptyly v reálných zkouškách.
Z grafu je patrno, že z pohledu jednotlivých typů a výrobců vykazuje kotevní systém nejvyrovnanější výsledky s klasickým těžkým bitumenovým pásem, určeným pro mechanické kotvení. Modifikovaný SBS pás má také poměrně vyrovnané výsledky, hodnoty jsou ale navíc cca. o 20 % lepší. Zajímavé je, že hodnota pro tl. 1,5 mm PVC-P fólie vykazovala v jednom případě dokonce nižší hodnotu než 1,2 mm. Může to znamenat, že druhý z ústavů neprovedl zkoušku vinou špatného postupu, stejně jako to, že tloušťka hraje v určování odolnosti větší roli, než je výrobce ochoten přiznat.
tags: #kotvení #střechy #do #betonu #principy